东北师范大学研究生课程-网络技术与多媒体技术

东北坤芨大学硕士学位课程教材系列网络技术与多媒体技术TechnoIogyOfNetworkandMultimedia目录TOC\o"1-5"\h\z目录 02课程信息 03第一节多媒体技术1 09第二节多媒体课件设计 -30第三节多媒体课件开发 -85第四节网络课程设计 114第五节网络课程开发 131第六节多媒体技术2 141第七节校园局域网的构建 165第八节网络服务器的配置与管理 189第九节网络设备互连 -223第十节网络安全 -248•268文献资源•268课程信息【课程性质】该课程为专业选修课【学分要求】课程学分为2学分【教学目标】本科程内容覆盖本科生和研究生阶段的计算机网络、网络工程、多媒体技术、多媒体课件制作、多媒体网络技术、虚拟学习环境构建等多门课程的核心内容，本课程是按照现代教育技术专业方向的培养目标精心设计的。课程内容不同于本科阶段的内容，重在培养学习者利用多媒体技术和网络技术从事教学、管理、开发和应用的能力。课程内容设计在于培养学习者在基础教育教学中运用信息技术的意识，运用多媒体和网络技术提高课堂的教学质量，具有从事组网、建网、管网、用网等相关工作的能力，提高学习者信息技术教学的实践能力，以及教学信息资源开发与应用的能力。同时课程内容的选择也为学习者从事基础教育研究工作打下良好的基础。具体的教学目标包括：1.知识与技能（1）掌握流媒体技术、视频会议系统、移动技术、虚拟现实技术及其教育应用。（2）掌握多媒体课件的基本知识、多媒体课件应用的基本模式；了解多媒体课件开发的基本框架。（3）理解网络课程的内涵、设计原则与设计模式，掌握网络课程脚本编写知识。（4）掌握DNS、DHCP、WEB和FTP四类服务的工作原理、服务器安装及配置。（5）了解构建园区网所涉及的交换、路由等方面的知识；掌握网络安全的应用技术，从而运用这些技术来确保计算机和网络的信息安全。.过程与方法（1）掌握流媒体课件制作方法。了解多媒体课件软件的设计方法，理解多媒体课件的开发过程。(3)掌握网络课程活动设计方法，掌握网络课程的系统设计方法；掌握网络课程开发的基本流程、方法和技巧。(4)掌握网络方案设计的方法和步骤，从而能够构建高性能、易于扩展的局域网络。(5)掌握网络设备的配置与调试方法。(6)掌握服务器的配置与管理方法，从而能够架设各种网络服务器。.情感态度与价值观(1)培养学习者利用多媒体技术和网络技术从事教学、管理、开发和应用的意识和能力。(2)培养学习者从事组网、建网、管网、用网等相关工作的能力。(3)提高学习者信息技术教学的实践能力，以及教学信息资源开发与应用的能力。【教学方式】采取网络授课。由学生在网络平台进行自我学习，PPT按教学内容制作，便于同学形象理解。教学视频由老师录制，与上课同步，使网络授课的学生也能得到在课堂上的效果。以上资源在网上共享，便于同学下载学习。阅读文献以论文为主。【考核方式】本课程采用多种考核评价方式，包括自我评价、同伴评价、教师评定。侧重于对学生的过程评价。课程一共分为十个专题，每个专题除了理论知识外，还有相应的实例。并且每个专题都留有相应的练习题，需要学生在课后之余训练，而且都是通过在线评判系统在线提交。在线评判系统及时反馈评测结果，这样达到学生进行自我评价。每个专题的练习结果都将作为最终评价的一部分，这样可以更好地突出学生整个的学习状况和程度。【学习建议】网络与多媒体技术是一门实践性非常强的课程，因此要求学习者学习时必须理论与实践相结合，为此我们给出以下学习建议：(1)广泛阅读网络与多媒体技术发展迅猛，学生必须要紧跟技术的发展潮流，在基本知识和技能掌握的基础上，应该不断学习最新的技术以适应教育信息化的发展步伐。(2)在“做中学”和“学中做”调查表明,我们所掌握的知识，有10%是通过“阅读”得来的，有15%是“听”来的，有80%是亲身经历获得来的。对于网络和多媒体技术来说，要想学好它们，仅仅通过阅读是不行的，必须多实践，掌握其实际的应用，这样才能达到学以致用。专题一：多媒体技术1.学习指导本专题包括多媒体应用的关键技术（数据压缩解压缩技术、多媒体通信技术），流媒体技术及其教育应用，视频会议系统及其教育应用。旨在将这些技术应用于学科教学和学校教育信息化建设中。具体要求：理解国际图像、视频压缩编码标准及其应用领域（.jpg文件、VCD、DVD、标清电视、高清电视、网络电视），了解多媒体通信协议。会利用相应软件制作学校视频精品课、网络视频课件，利用视频会议系统开展网络学习。根据所在学校的需要,有能力的同学通过搭建媒体服务器建立学校广播电台、电视台、视频点播系统、学校视频资源网站等。.重点难点点:1.流媒体技术及其教育应用；2.视频会议系统及其教育应用。点：1.用媒体服务器实现点播；2.用媒体服务器实现广播。专题二：多媒体课件设计.学习指导在学习过程中，结合网络学习的特点，在总体目标指导下，将每一个知识点和技能都化为一个个容易操作的“任务”来实现，在保证内容科学性的前提下，突出了学习内容的针对性、实用性和可操作性。本专题从多媒体课件制作课程学习特点出发，让学生掌握课件的基本知识，掌握课件应用的基本模式：了解课件开发的基本框架，了解多媒体课件软件的设计方法，为对今后的实际工作奠定基础。.重点难点点：1.多媒体课件应用的基本模式；2.多媒体课件开发的基本框架。难点：多媒体课件软件的设计。专题三：多媒体课件开发.学习指导多媒体课件开发是以创作开放性课件为主的学习内容。开放性课件的开放其实有两层意义：一是学习的开放性，针对学习的自主、探究和合作学习方式而设计制作，强调课件操作的学具性和工具性；二是时空的开放性，使课件与网络特性相一致，利用链接打开相应的学习内容。本专题采用循序渐进、由浅入深方法。让学生围绕一个个课件逐步掌握图形、文本、动画、元件与交互设计以后，再通过界面的集成，“整合”形成完整的课件。充分利用网络的交互性的优势，使学生的问题可以在课程中直接得到解决，进而学会设计和制作更复杂更完整的课件。2.重点难点重点：多媒体课件的开发过程，包括将课件内容分解为动画、分解为层，并利用脚本语言控制，将教学内容动画化；难点：元件及按钮的编程。专题四：网络课程设计.学习指导本专题包括网络课程设计的关键过程与方法，具体要求为：理解网络课程的内涵、设计原则与设计模式；掌握网络课程活动设计方法；掌握网络课程的系统设计方法及脚本编写知识；能够评估与分析网络课程设计案例。.重点难点重点:1.网络课程设计的原则；2.网络课程设计的模式。难点:1.网络课程的系统设计：2.网络课程的脚本编写。专题五：网络课程开发.学习指导本专题促使学习者掌握网络课程开发的基本流程、方法和技巧；使学习者认识和了解网络课程开发软件和平台基本知识。具体要求如下：理解网络课程的内涵、开发意义；掌握网络课程开发的过程、方法和技巧；认识商业化网络课程开发平台，并能通过自主学习区分各平台异同。.重点难点重点:1.网络课程设计模式；2.网络课程开发的一般过程和方法。难点:1.网络课程开发技巧；2.网络课程开发平台的应用。专题六：多媒体技术2.学习指导本专题介绍多媒体技术的前沿内容，以使学生能够关注多媒体技术的最新发展动态，开拓学习视野。主题1介绍移动技术及教育应用，在介绍移动通信技术的基础上阐述移动学习的系统构成及实施方式。主题2介绍虚拟现实及教育应用，阐述虚拟现实系统的特点与类型，介绍虚拟现实的关键技术，并用相关案例帮助学生理解虚拟现实的教育应用。主题3介绍增强现实及教育应用。着重阐述虚拟现实的最新发展分支一一增强现实的关键技术与教育应用案例。.重点难点重点:1.移动学习关键技术与实施方式；2.虚拟现实系统类型与关键技术；3.增强现实系统特点与关键技术。难点:1.移动通信技术分类；2.虚拟现实系统的关键技术；3.增强现实系统的关键技术。专题七：校园局域网的构建.学习指导本专题主要介绍局域网构建的步骤，内容包括需求分析、网络层次模型设计及拓扑结构选择，流量分析与网络设备的选择；IP地址的规划及路由协议的选择：无线局域网的原理及组成：同时结合校园局域网组建的案例来讲解局域网的设计与构建。通过本专题的学习，使同学们能够掌握网络方案设计的方法和步骤,从而能够构建高性能、易于扩展的局域网络。.重点难点本专题主要介绍局域网构建的步骤及网络的规划，组建有线及无线局域网。重点掌握网络需求收集整理的方法，网络设计的方法，层次网络设计的特点，及明确网络设备选择的方法，为最终的网络方案构建提供决策的依据。专题八：网络服务器配置与管理.学习指导本专题主要介绍服务器的基础知识及组建四种主流的网络服务，内容包括DNS和DHCP服务的工作原理及部署；WEB网站的架设；FTP服务的部署。重点掌握这四类服务的工作原理、服务器安装及配置。通过本专题的学习，使同学们能够掌握服务器的配置与管理方法,从而能够架设各种网络服务器。.重点难点本专题主要介绍四种主流的网络服务部署，重点掌握DNS服务工作原理及配置，DHCP工作原理及配置，WEB原理及配置和FTP工作原理及配置。专题九：网络设备互连.学习指导本专题主要介绍网络建设的关键技术及网络设备一交换机和路由器的配置与调试方法，内容包括交换机的基本配置、VLAN原理及配置和SVI原理及配置；路由的基本原理、静态路由与动态路由（RIP、OSPF）协议的原理与配置。重点掌握VLAN、SVI及路由的相关配置。旨在让各位同学了解构建园区网所涉及的交换、路由等方面的知识，掌握网络设备的配置与调试方法，以便在实际工作中恰当地运用这些技术，解决实际网络中遇到的问题。.重点难点本专题主要介绍网络建设的关键技术及网络设备一交换机和路由器的配置与调试方法，重点掌握交换机的基本配置、VLAN原理及配置和SVI原理及配置；路由的基本原理、静态路由与动态路由（RIP、OSPF）协议的原理与配置。专题十：网络安全.学习指导本专题主要介绍密码学和网络安全的基本原理和应用技术，内容包括信息系统安全框架；对称密码与公钥密码；数字签名与身份认证；网络安全技术与系统安全。重点掌握加密技术及网络安全技术。通过本专题的学习，使同学们能够掌握网络安全的应用技术，从而运用这些技术来确保计算机和网络的信息安全。.重点难点本专题主要介绍密码学和网络安全的基本原理和应用技术,重点掌握对称加密和非对称加密机制；数字签名的设计目标与解决方案；网络安全技术中涉及的防火墙技术和虚拟专用网（VPN）技术及病毒的防御和控制方法。专题讲座（一）专题一多媒体技术1【专题学习指导】本专题包括多媒体应用的关键技术（数据压缩解压缩技术、多媒体通信技术），流媒体技术及其教育应用，视频会议系统及其教育应用。旨在将这些技术应用于学科教学和学校教育信息化建设中。具体要求：理解国际图像、视频压缩编码标准及其应用领域（.jpg文件、VCD、DVD,标清电视、高清电视、网络电视），了解多媒体通信协议。会利用相应软件制作学校视频精品课、网络视频课件，利用视频会议系统开展网络学习。根据所在学校的需要，有能力的同学通过搭建媒体服务器建立学校广播电台、电视台、视频点播系统、学校视频资源网站等。重点：1.流媒体技术及其教育应用：2.视频会议系统及其教育应用。难点：1.用媒体服务器实现点播；2.用媒体服务器实现广播。一、多媒体应用的关键技术.多媒体数据压缩解压缩技术多媒体数据主要包括视频、音频、图像、动画、文本等类型。其中视频、音频数据量是非常大的。例如，PAL制式图像的720*576的分辨率、24bits/像素、每秒25帧的质量传输时，其数据率达30MB/S或234Mb/s。以这个速率保存15秒未压缩视频图像将占用445MB的存储空间，1GB的存储空间只能存储34秒的PAL制式的视频。另一个原因是图像、音频和视频这些媒体具有很大的压缩潜力。因为在多媒体数据中，存在着空间冗余、时间冗余、信息嫡冗余、视觉冗余、听觉冗余、结构冗余，知识冗余等，它们为数据压缩技术的应用提供了可能的条件。因此在多媒体系统中必须采用数据压缩技术，它是多媒体技术中一项十分关键的技术。国际上制定了一系列多媒体数据压缩编码国际标准，包括：JPEG标准JPEG（JointPhotographicExpertsGroup）是联合图像专家小组的英文缩写，其中联合的含义是指，国际电报电话咨询委员会（CCHT）和国际标准化协会（ISO）联合组成的一个图像专家小组。联合图像专辑组多年来一直致力于标准化工作，他们开发研制出，连续色调、多级灰度、静止图像的数字图像压缩算法，该算法在1992年被确定为JPEG国际标准。用该算法压缩的图像格式就是应用广泛的Jpg文件格式。.jpg文件的特点如下：JPEG在静止图像格式中的压缩比是最高的，在高压缩比情况下，会出现块状效应；图像质量可调（由于JPEG压缩算法是有损压缩）；真彩色（图像深度至少24bit,即R、G、B三基色分别是8bit）；常作为照片的存储格式。MPEG-1标准MPEG是活动图像（或称运动图像）专家组（MovingPictureExpertsGroup）的缩写。MPEG-1的正式名称是“信息技术一一用于数据速率高达大约1.5Mbit/s的数字存储媒体的活动图像和伴音编码”，1992年成为正式标准。MPEG-1主要针对CIF标准分辨率（NTSC制为352x240,PAL制352x288）的图像进行压缩，视音频信息经过压缩后的数据率为1.5Mbit/s,主要应用于CD-ROM、Video-CD（VCD）等数字媒体上进行压缩，也可以在局域网、ISDN网上进行视音频信号的传输。MPEG-1标准主要由三部分组成：MPEG视频，以压缩传输速率为1.15Mb/s的视频信号为目标，包括帧内压缩和帧间压缩，帧内压缩类似JPEG,帧间压缩采用运动估计和运动补偿方法。MPEG音频，以压缩传输速率为64、128和192kb/s的数字音频信号为目标。音频有三个标准：layer-1、layer-2和layer-3,用layer-3标准压缩的音频就是MP3。MPEG系统，主要解决多路压缩视频、音频流的同步及合成问题。VCD视频格式：VCD的视频采用MPEG-1压缩编码，音频采用MPEG1/2Layer2（MP2）编码。码率分别为视频1150kbit/s,音频224kbit/s。VCD标准的格式如下：分辨率为352x20像素，每秒29.97帧（适合NTSC制式电视播放）分辨率为352x240像素，每秒23.976帧分辨率为352x288像素，每秒25帧（适合PAL制式电视播放）由于VCD的比特率和普通音乐CD相当，因此，一张标准的74分钟的CD可以存放大约74分钟的VCD格式的视频。MPEG-2MPEG-2标准是对MPEG-1视频标准的扩展，制定于1995年，该标准主要针对标准数字电视和高清晰度电视在各种应用下的压缩方案的系统层的详细规定，编码率可达lOOMb/s,MPEG-2特别适用于广播级的数字电视的编码和传送，被认定为标准清晰度电视(SDTV)和高清晰度电视(HDTV)的编码标准。主要应用于DVD、数字电视、视频点播和数字视频广播(DVB)系统。主要表现在：支持2-100Mb/s速率的数字视频传输；可用于支持高清晰度电视(HDTV)格式；定义一种层次可伸缩的规范，用于支持全球范围的TV/HDTV、视频传输系统以及其他需要高级编码的应用：向下兼容现存的MPEG-1和H.261标准；扩展了MPEG-1的运动补偿预测方法，并且允许其他的DCT系数；定义了可伸缩的、层次化的编码算法，使普通TV和HDTV系统可以使用相同的数据流。DVD视频格式：分辨率为768x480像素，每秒29.97帧(适合NTSC制式电视播放)分辨率为768x576像素，每秒25帧(适合PAL制式电视播放)标清电视SDTV(StandardDefinitionTelevision)：是指分辨率达到720x576像素的标准。根据美国进阶电视委员会(ATSC)的规范，SDTV能以720x480像素的16:9宽高比，720x480像素的4:3宽高比及640x480像素的4:3宽高比播送。画面刷新率(framerate)可以为每秒24、30或60帧。高清电视HDTV(HighDefinitionTelevision)：按照CCIR国际无线电咨询委员会的定义，HDTV的图像比例是16:9的，观看者在屏幕高度3倍的距离观看时，图像应该是透明的，和真实物体基本接近。并且配有多路环绕声。按照ITU国际电信联盟的定义，HDTV具有在水平方向和垂直方向的清晰度大约是常规电视机的两倍，图像宽高比为16:9。主观的图像质量与隔行扫描的HDTV演播室的标准相当。主要有720p、l080i、1080p几个视频标准。高清和标清电视分辨率如图1所示。i代表隔行扫描，p代表逐行扫描。图1-1高清电视和高清电视分辨率示意图MPEG-4MPEG-4于1998年公布，是数字超低数码率的视频编码标准，主要应用于视频电话(VideoPhone)^视频电子邮件(VideoEmail)和电子新闻(ElectronicNews)等，其传输速率较低，在4800-64000bit/s之间，分辨率为176X144。MPEG-4利用很窄的带宽，通过帧重建技术压缩和传输数据，以求以最小的数据获得最佳的图像质量。MPEG-4被ISMA(流媒体标准化团体)作为流媒体技术标准，目前已经有很多编码器都参照MPEG-4标准，如WMV9、Dvix等。MPEG-4注重多媒体系统的交互性和灵活性，它与MPEG-1和MPEG-2根本不同之处是面向视频对象编码。在传统的视频压缩中，以一连串的图像为压缩对象，即对一整张画面做压缩，如此会将画面中不重要的部分，如单调的背景也一起压缩，不利于低码率环境的应用。因此，MPEG-4将以视频对象为基础的压缩方式打破目前的限制，并将开发更多的多媒体应用。一个画面可视为多个视频对象组成，使用者可以自由地存取操作这些视频对象，组成自己想要的画面，可提供很高的使用者交互性。视频图像序列进行利用MPEG-4编码的一个实际例子如图2所示。该实例中，将远端传输来的运动员视频对象与本地场景叠加，生成最终的视频，从而大大减少传输的数据量。图1-2视频图像序列进行编码的一个实际例子H.264H.264是ITU-T的视频编码专家组(VCEG)和ISO/IEC的活动图像编码专家组(MPEG)的联合视频组(JVT：JointVideoTeam)开发的一个新的数字视频编码标准，它既是ITU-T的H.264,又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分。H.264和以前的标准一样，也是DPCM(差分脉冲编码调制)加变换编码的混合编码模式。JVT于2001年12月在泰国Pattaya成立。由ITU-T和ISO两个国际标准化组织的有关视频编码的专家联合组成。JVT的工作目标是制定一个新的视频编码标准，以实现视频的高压缩比、高图像质量、良好的网络适应性等目标。目前JVT的工作已被ITU-T接纳，新的视频压缩编码标准称为H.264标准，该标准也被ISO接纳，称为AVC(AdvancedVideoCoding)标准，是MPEG-4的第10部分。H.264和H.261、H.263一样，也是采用DCT变换编码加DPCM的差分编码，即混合编码结构。同时，H.264在混合编码的框架下引入了新的编码方式，提高了编码效率，更贴近实际应用。H.264没有繁琐的选项，而是力求简洁的“回归基本”，它具有比H.263++更好的压缩性能，又具有适应多种信道的能力。H.264的应用目标广泛，可满足各种不同速率、不同场合的视频应用，具有较好的抗误码和抗丢包的处理能力。H.264的基本系统无需使用版权，具有开放的性质，能很好地适应IP和无线网络的使用，这对目前因特网传输多媒体信息、移动网中传输宽带信息等都具有重要意义。H.264/AVC的应用相当广泛，包括固定或移动的可视电话、移动电话、实时视频会议、视频监控、流媒体、多媒体(超媒体)视频、Internet视频及多媒体(超媒体)、IPTV、手机电视、宽带电话以及视频信息存储等。H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5〜2倍。H.264标准压缩系统由视频编码层（VCL）和网络提取层（NetworkAbstractionLayer,NAD两部分组成。VCL中包括VCL编码器与VCL解码器，主要功能是视频数据压缩编码和解码，它包括运动补偿、变换编码、焙编码等压缩单元。NAL则用于为VCL提供一个与网络无关的统一接口，它负责对视频数据进行封装打包后使其在网络中传送。目前H.264标准应用于网络视频和移动视频领域。常见的文件格式有：.mp4,.3gp.多媒体通信（1）多媒体通信概念多媒体通信是把通信技术、视听技术和计算机技术融为一体的新型通信技术，可利用声音、图像、文字等多种信息媒体传递和交换信息。多媒体信息形式有四种：音频恩、视频、图形和文本。其中，音频和视频媒体与时间相关，成为连续媒体；图形和文本媒体与时间无关，成为静态媒体。连续媒体具有隐含的时间关系，其播放速度将影响所含信息的再现，必须在一段特定的时间内按特定的速度播放；否则，媒体信息的完整性就会受到影响。而静态媒体则是与时间无关的媒体，其播放速度不会影响所含信息的再现。多媒体通信技术主要研究网络环境下多媒体信息的传输和应用问题。（2）因特网的多媒体体系结构为了实现多媒体通信，需要使用一些新的协议。因特网的多媒体体系结构如图3所示。经过压缩编码的多媒体数据块（声音和视频）送到实时传输协议RTP进行封装后，成为传输层UDP的数据，再交给IP层。图1-3因特网多媒体体系结构RTP(Real-timeTransportProtocol)实时传输协议：RTP封装了多媒体应用的数据块。通常与UDP协议一起使用，RTP不建立连接，不保证交付，也不进行资源预留。RTCP(RTPControlProtocol)实时传输控制协议：RTP本身并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制，也不提供流量控制或拥塞控制，它依靠RTCP提供这些服务。RTCP通过周期地发送RTCP报文实施协议控制功能。RSVP(ResourceReservationProtocol)资源预留协议：是一种支持多媒体通信的传输协议，它在无连接协议上提供端到端的实时传输服务，为特定的多媒体流提供端到端的QoS(服务质量)协商和控制空能，以减小网络传输延迟。RTSP(Real-TimeStreamingProtocol)实时流式协议:RTSP协议以客户服务器方式工作，它是一个多媒体播放控制协议，用来使用户在播放从因特网下载的实时数据时能够进行控制，如：暂停/继续、后退、前进等。因此RTSP又称为“因特网录像机遥控协议，要实现RTSP的控制功能，我们不仅要有协议，而且要有专门的媒体播放器(如RealPlayer)和媒体服务器(如RealServer)«MMS(MicrosoftMediaServer)：Microsoft的实时流式协议，功能与RTSP相同。MicrosoftMedia最初不支持RTSP,现在MicrosoftMediaService支持RTSP协议。二、流媒体技术及其教育应用.流式传输流媒体指在Internet/Intranet中使用流式传输技术的连续时基媒体，如：音频、视频或多媒体文件。流式媒体在播放前并不下载整个文件，只将开始部分内容存入内存，流式媒体的数据流随时传送随时播放，只是在开始时有一些延迟。流媒体实现的关键技术就是流式传输。流式传输定义很广泛，现在主要指通过网络传送媒体(如视频、音频)的技术总称。其特定含义为通过Internet将影视节目传送到PC机或移动设备。实现流式传输有两种方法：实时流式传输(Realtimestreaming)和顺序流式传输(progressivestreaming)。一般说来，如视频为实时广播，或使用流式传输媒体服务器，或应用如RTSP的实时协议，即为实时流式传输。如使用HTTP服务器，文件即通过顺序流发送。流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。顺序流式传输顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线媒体，在给定时刻，用户只能观看已下载的那部分，而不能跳到还未下载的前头部分，顺序流式传输不象实时流式传输在传输期间根据用户连接的速度做调整。由于标准的HTTP服务器可发送这种形式的文件，也不需要其他特殊协议，它经常被称作HTTP流式传输。顺序流式传输比较适合高质量的短片段，如片头、片尾和广告，由于该文件在播放前观看的部分是无损下载的，这种方法保证电影播放的最终质量。这意味着用户在观看前，必须经历延迟，对较慢的连接尤其如此。对通过调制解调器发布短片段，顺序流式传输显得很实用，允许用比调制解调器更高的数据速率创建视频片段。尽管有延迟，但可发布较高质量的视频片段。顺序流式文件是放在标准HTTP或FTP服务器上，易于管理，基本上与防火墙无关。顺序流式传输不适合长片段和有随机访问要求的视频，如：讲座、演说与演示。它也不支持现场广播，严格说来，它是一种点播技术。实时流式传输实时流式传输保证媒体信号带宽与网络连接匹配，使媒体可被实时观看到。实时流与HTTP流式传输不同，它需要专用的流媒体服务器与传输协议。实时流式传输总是实时传送,特别适合现场事件，也支持随机访问，用户可快进或后退以观看前面或后面的内容。理论上,实时流一经播放就可不停止，但实际上，可能发生周期暂停。实时流式传输必须匹配连接带宽，这意味着在以调制解调器速度连接时图像质量较差。而且，由于出错丢失的信息被忽略掉，网络拥挤或出现问题时，视频质量很差。如欲保证视频质量，顺序流式传输也许更好。实时流式传输需要特定服务器，如RealServer、WindowsMediaService与QuickTimeStreamingServero这些服务器允许对媒体发送进行更多级别的控制，因而系统设置、管理比标准HTTP服务器更复杂。实时流式传输还需要特殊网络协议,如:RTSP（RealtimeStreamingProtocol）或MMS（MicrosoftMediaServer）o这些协议在有防火墙时有时会出现问题，导致用户不能看到一些地点的实时内容。.流媒体技术原理流式传输的实现需要缓存。因为Internet以包传输为基础进行断续的异步传输，对一个实时A/V源或存储的A/V文件，在传输中它们要被分解为许多包，由于网络是动态变化的，各个包选择的路由可能不尽相同，故到达客户端的时间延迟也就不等，甚至先发的数据包还有可能后到。为此，使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，从而使媒体数据能连续输出，而不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。通常高速缓存所需容量并不大，因为高速缓存使用环形链表结构来存储数据：通过丢弃已经播放的内容，流可以重新利用空出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容。流式传输的实现需要合适的传输协议。由于TCP需要较多的开销，故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中，一般采用HTTPfTCP来传输控制信息，而用RTP/UDP来传输实时视音频数据。流式传输基本原理如图4所示。用户选择网上某一流式链接后，Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来；然后客户机上的Web浏览器启动媒体播放程序（如媒体播放器），使用HTTP从Web服务器检索相关参数对媒体播放程序初始化。这些参数可能包括目录信息、媒体数据的编码类型或与媒体检索相关的服务器地址。媒体播放程序及媒体服务器运行实时流控制协议（RTSP）,以交换媒体传输所需的控制信息。与CD播放机或VCRs所提供的功能相似,RTSP提供了操纵播放、快进、快倒、暂停及录制等命令的方法。媒体服务器使用RTP/UDP协议将媒体数据传输给媒体客户程序（一般可认为客户程序等同于媒体播放程序），一旦媒体数据抵达客户端，媒体客户程序即可播放输出。图1-4流式传输基本原理.智能流技术(SureStream)智能流技术通过两种途径解决带宽协调和流瘦化。首先，确立一个编码框架，允许不同速率的多个流同时编码，合并到同一个文件中创建可扩展流式文件，称为智能流文件：第二,采用一种客户/服务器机制探测带宽变化。当客户端发出请求，其带宽容量将传给服务器,媒体服务器根据客户带宽将智能流文件的相应部分传送给用户。用户因此可以获得当前连接条件下最优质的媒体质量。智能流通过描述Internet上变化的带宽特点来发送高质量媒体，对混合连接环境的内容授权提供了解决方法。.流媒体播放方式(1)单播(Unicast)(从发送端看)在客户端与媒体服务器之间需要建立一个单独的数据通道，从一台服务器送出的每个数据包只能传送给一个客户机，这种传送方式称为单播。每个用户必须分别对媒体服务器发送单独的查询，而媒体服务器必须向每个用户发送所申请的数据包拷贝。这种巨大冗余首先造成服务器沉重的负担，响应需要很长时间，甚至停止播放：管理人员也被迫购买硬件和带宽来保证一定的服务质量.(2)组播(Multicast)(从发送端看)组播又称多播，是指用IP组播技术构造的一种具有组播能力的网络，如图5所示。允许路由器将数据包一次复制到多个通道上。在组播方式中，如果客户端A、B、C同时请求,此时服务器只须发送一组数据包“a”，重复分发工作全部由路由器完成。因此，单个服务器能够对几十万台客户机同时发送数据流而无延时，所有发出请求的客户端共享同一信息包,信息可发送到任何地址的客户端。图1-5组播网络连接图这种组播方式减少了网络上传输信息的总量，提高了网络利用率，减少了占用网络的宽带，减少了服务器的负担，降低了通信成本。但要求全网内的路由器都能支持组播方式。(3)点播(On-Demond)和广播(Broadcast)(从接收端看)点播连接是客户端与服务器之间的主动的连接。在点播连接中，用户通过选择内容项目来初始化客户端连接。用户可以开始、停止、后退、快进或暂停流。点播连接提供了对流的最大控制，但这种方式由于每个客户端各自连接服务器，却会迅速用完网络带宽。广播指的是用户被动接收流。在广播过程中，客户端接收流，但不能控制流。例如，用户不能暂停、快进或后退该流。广播方式中数据包的单独一个拷贝将发送给网络上的所有用户。使用单播发送时，需要将数据包复制多个拷贝，以多个点对点的方式分别发送到需要它的那些用户，而使用广播方式发送，数据包的单独一个拷贝将发送给网络上的所有用户，而不管用户是否需要，上述两种传输方式会非常浪费网络带宽。组播吸收了上述两种发送方式的长处，克服了上述两种发送方式的弱点，将数据包的单独一个拷贝发送给需要的那些客户。组播不会复制数据包的多个拷贝传输到网络上，也不会将数据包发送给不需要它的那些客户，保证了网络上多媒体应用占用网络的最小带宽。5.流媒体格式附【常用的视频文件格式】目前使用较多的流媒体格式主要有RealNetworks公司的RealSystem,Microsoft公司的WindowsMedia和Apple公司的QuickTime0RealSystemRealSystem由媒体内容制作工具RealProducer(HelixProducer),服务器端RealServer(HelixServer)＞客户端软件(RealPlayer)三部分组成。其流媒体文件包括RealAudio、RealVideo、RealPresentation和RealFlash四类文件，分别用于传送不同的文件。RealSystem采用SureStream技术，自动地并持续地调整数据流的流量以适应实际应用中的各种不同网络带宽需求，轻松在网上实现视音频和三维动画的播放。RealSystem采用的是REAL专用压缩算法，最近又增加了RA8压缩算法。由于其成熟稳定的技术性能，因特网巨人美国在线(AOL)、ABC、AT&T、Sony和TimeLife等公司和网上主要电台都使用RealSystem向世界各地传送实时影音媒体信息以及实时的音乐广播。RealSystem文件名后缀有：.rm、.rmvb、.ra(音频)等。流媒体的制作利用流媒体编码制作工具RealProducer(HelixProducer),可以将音频、视频、动画等多媒体文件格式转换为能进行流式传输的Real流式文件；也可以实时压缩编码现场信号并通过一个端口把流传送给HelixServer进行现场流式直播。HelixProducer界面如图6所示。

图1-6HelixProducer界面附【HelixProducer的使用】RealPresenter作为PowerPoint的插件，把PowerPoint的PPT文件通过同期录播的形式保存下来，制作成流媒体课件。适用于网络教学和培训。RealPresenter的使用见下一部分：流媒体技术教育应用。流媒体的发布用HelixServer（见图7）建立流媒体服务器，发布流媒体，实现网络视频广播和点播服务。附【HelixServer安装】【搭建HelixServer】【RealServer实现广播】【Rea附erver实现ReaINetwork*图1-7HelixServer界面WindowsMediaTechnologyWindowsMediaTechnology是Microsoft提出的信息流式播放方案。其核心是ASF（AdvancedStreamFormat）文件，ASF是一种包含音频、视频、图像以及控制命令、脚本等多媒体信息在内数据格式。ASF支持任意的压缩/解压缩编码方式，并可以使用任何一种底层网络传输协议，具有很大的灵活性。Microsoft已将WindowsMedia技术捆绑在Windows2000中。WindowsMediaTechnology是免费的。WindowsMedia文件名后缀是.wmv、.wma（音频）.asf等。WindowsMediaTechnology由MediaTools>MediaService和MediaPlayer工具构成。MediaTools则由创建工具和编辑工具组成，包括MediaEncoder（见图8）、WindowsMedia流编辑器（将现有文件中的流分割或组合成新的文件）、WindowsMedia配置文件编辑器、WindowsMedia文件编辑器（可调整文件的起点和终点，并添加属性、标记和脚本命令）。附【WindowsMediaEncoder编码器实战应用介绍】图1-8MediaEncoder界面MediaService可以保证文件的保密性，不被下载，并具有多种文件发布形式和监控管理功能。MediaPlayer则提供流信息的播放功能。WindowsMediaWM8格式采用MPEG—4压缩编码。附【WindowsMediaServices流媒体服务器的架设。】【WindowsMediaService网络电台服务器架设。】【利用流媒体技术实现网上宜播课堂教学】QuickTimeApple公司的QuickTime由服务器QuickTimeStreamingServer＞带编辑功能的播放器QuickTimePlayerC免费）、制作工具QuickTime4Pro、图像浏览器PictureViewer以及使Internet浏览器能够播放QuickTime影片的QuickTime插件等组成。QuickTime4支持两种类型的流：实时流和快速启动流。使用实时流的QuickTime影片必须从支持QuickTime流的服务器上播放，是真正意义上的StreamingMedia,它使用实时传输协议（RTP）来传输数据。快速启动影片可以从任何WebServer上播放，使用超文本传输协议（HTTP）或文件传输协议（FTP）来传输数据。QuickTime压缩编码可以选择包括H.263在内的多种编码，但以SorensonVideo为主，由5.0开始已经采用了MPEG-4压缩技术。除了上述三种流媒体格式外，在多媒体课件和动画方面的流媒体技术还有Macromedia的Shockwave技术（文件名后缀.flv）和MeataCreation公司的MetaStream技术（文件名后缀.mis）。媒体技术教育应用（1）流媒体教学系统流媒体教学系统大致由下面五个功能模块组成：①教学内容的采集：教学节目源可以是摄像机、录像机、DVD、VCD光盘、卫星信号等。②视音频教学内容的捕获和压缩编码:硬件一般为视音频捕获卡，编码软件可采用RealProducer>MicrosoftMediaEncoder等。③教学内容的编辑与索引：对采集的视音频教学内容进行编辑修改、归档、做索引。例如可以采用VirageVideoLogger对视频文件做索引。④教学内容的存储和播放：对于少量教学节目可使用文件系统，如果教学节目量很大,就必须采用数据库管理系统，用数据库存储视音频教学节目。视频服务器软件可采用RealServer或MicrosoftMediaService等。⑤教学内容管理、发布：发行模块负责将教学节目提交到网页，或将视频流地址邮寄给用户。教学内容管理主要完成视音频教学节目的存储、查询；用户管理包括用户的登记和授权。（2）流媒体技术在远程教育中的应用①在线直播教学流媒体技术可以利用网络来现场直播课堂教学的内容，学生在网络的任何一个接入点都能实时观看到现场直播教学。基于流媒体的在线直播教学不需要事先存储流媒体文件，即可将视/音频数字化后直接广播，而且还可以实时直播电子文档和电子屏幕信息，做到视频/音频信息和电子文档直播信息完全同步。学生在看到教师的图像、听到他的声音的同时，也可以看到教师讲课的PPT（PowerPoint）图片。在教师翻转PPT的时候，学生的PPT图片也自动翻转。其制作方法是用摄像机拍摄教师讲课的图像和声音，然后将教师的讲课的视音频信号及PPT文件，利用WindowsMedia提供的Encoder（压缩）工具，在声音中插入Marker,在声音播放的过程中，这些Marker就会同步地翻转PPT图片，使声音和PPT图片保持同步。现场直播的教学过程结束后，可以生成基于流媒体方式的教学节目，存储到服务器上，学生可以随时从服务器上点播在课堂上没听明白的内容，直至完全理解教学内容为止。附【区域教育网内流媒体技术教育教学系统的构建】②点播自主学习将各种教学内容转换成流式文件存储在流媒体服务器中。学生可以根据自己的实际情况，选择合适的时间，通过上网访问相应的服务器，进行自主学习。学生可以自主控制学习进程，例如对学习内容进行快倒、快进、暂停等多种交互控制。在这种学习方式中，学生完全掌握学习的主动权，可以根据自己的情况，自由选择教学内容、教学进度，学生不再是被动地接受知识，而是积极主动地参与到学习过程中。附【移动流媒体技术及其教育应用探索】【流媒体在远程教育中应用研究的综述】(3)精品课堂录播精品课程建设，是''学校教学质量和教学改革工程”的重要内容之一，应用先进的信息化手段，将教学实况、教师课件录制成流媒体。便于课后在网上学习。附【网视宝系统】(4)流媒体课件制作①软件操作过程的录制用屏幕录制软件录制操作过程，生成流媒体文件。附【屏幕录制软件】【动态屏幕捕获型流媒体课件的制作与应用】②三分屏课件的制作三分屏课件，是把教师视频与PowerPoint课件一并摄制下来，生成电脑格式的文件，通过Windows系统里的IE浏览器进行播放。生成的课件包括三个部分：教师的视频、讲课的PowerPoint(也可以是DOC、网页、图片、动画等其他文件)、课程纲要。因此被称为'三分屏'课件。由于三分屏课件是基于IE浏览器浏览，所以课件可以被挂接到网络教学平台上，供学习者进行在线学习。由于三分屏课件是老师视频讲授同步配合PowerPoint文稿，因此教学效果非常接近现场授课。附【三分屏课件实例】三分屏课件制作按照需求可以分为两种情况：a.通过录制视频、声音和文稿、电子白板及鼠标运动轨迹，成为一体的三分屏文件。无需安装客户端软件就可以远程点播，该系统叫三分屏课件实时自动合成系统。b.已有视频、音频文件和PPT讲稿等文件，不想再录制，利用某一个系统将这些素材直接导入从而生成为三分屏课件。这个系统的名字叫三分屏课件合成制作编辑系统，该系统是专门针对不想再录或者无条件再录客户需求而开发的。制作三分屏课件的软件有很多，如作为PowerPoint插件的RealPresenter、MediaPresenter、AdobePresenter,也有独立的软件，如串流大师、课件快手等。还有些非常专业的三分屏录制系统，具有多媒体课件录制、编辑、发布、点播与同步直播及转发视音频和屏幕流于一体的功能，如/us/About/zx/2012052537.html附【基于流媒体技术的三分屏课件制作】【用RealPresenter制作流媒体课件1】[fflRealPresenter制作流媒体课件2]三、视频会议及其教育应用.视频会议（VideoConference（1）视频会议系统组成视频会议系统的主要功能是支持异地多人之间的实时多媒体交互（包括视音频交互和数据文本交互等）、共享（多媒体数据共享与应用程序共享）和协作（公共编辑、项目开发和讨论）。视频会议系统的主要特征在于它的分布性、实时性和协作性。目前视频会议逐步向多网协作、高清化、开发化的方向发展。视频会议系统从物理结构上视频会议包括终端设备、通信网络、多点控制单元。如图9所示。图1-9视频会议系统的组成终端设备：将视频、音频、数据、信令等各种数字信号分别进行处理后，组成一路复合的数字码流，再将它转变为与用户网络接口兼容的，符合传输网络所规定的信道帧结构的信号格式送上信道进行传输。通信网络：视频会议系统可以在多种网络上展开，例如DDN、ISDN、LAN、WAN,Internet各种计算机网上传输。不同的网络采用不同的通信协议。多点控制单元：视频会议系统是一种一点对多点的应用系统，通常，网络环境所提供的通信业务大多是点对点的，因此，需要多点控制单元来控制各个通信会场之间的信息分配、切换与处理。MCU是多点视频会议系统的关键设备，它的作用相当于一个交换机，通常设置在网络节点处，负责对来自各个会议场点的视频信号、音频信号和数据信号进行处理和切换、数据广播和路由选择、定时和会议控制等过程。(2)视频会议系统的分类①硬件视频会议系统(会议室视频会议系统)会议室视频会议系统是在一个固定的会议室内安装摄像机、投影仪、电视机、编解码器、灯光、音响等设备，会场的布置、背景的选择、音响系统的性能、与会者和摄像机的距离、角度等都是经过精心设计的，与会者在这样的会议室中开会，可以获得较好的视音频效果。采用专用设备和专用技术来实现视音频信号的获取、编码、传输、解压缩和播放，需要建立专用网络来传输视音频信号，通过专用的MCU设备来实现多点会议。会议室视频系统设备自带摄像头和遥控键盘，可以通过电视机或者投影仪显示，用户可以根据会场的大小选择不同的设备。一般会议室设备带SONY或CANON的专用摄像头，可以通过遥控方式前后左右转动从而覆盖参加会议的任何人和物。如图10所示。

图1-10硬件视频会议系统②软件视频会议系统（桌面视频会议系统）桌面系统采用开放技术和通用设备构成，它将视频会议与个人计算机融为一体，由一台个人计算机配备相应的软硬件构成，如摄像头、麦克风、用于编解码的通用硬件或软件，利用已建成的计算机通信网络来实现传输，因此价格较低。桌面系统可充分利用通用桌面平台上丰富的应用、资源，可以在召开视频会议的同时实现电子白板、程序共享、桌面共享、文件传输、文字交流等数据会议功能，作为会议的辅助工具，会议文档的生成管理也易实现。如图11所示。附【Microsoft的NetMeeting桌面视频会议系统】【视高协同视频会议系统】【视高协同视频会议系统方案】

图1-11视频会议界面.视频会议教育应用视频会议系统在教育领域主要应用在远程教育、各地教育分支机构会议、远程师资培训、远程分校教育等方面。利用会议室视频会议系统可以进行远程授课。利用桌面视频会议系统可以开展网上协作学习、个别辅导答疑。附【视频会议系统在教育行业中的应用】专题讲座(二)专题二多媒体课件设计【专题学习指导】在学习过程中，结合网络学习的特点，在总体目标指导下，将每一个知识点和技能都化为一个个容易操作的“任务”来实现，在保证内容科学性的前提下，突出了学习内容的针对性、实用性和可操作性。本专题从多媒体课件制作课程学习特点出发，让学生掌握课件的基本知识，掌握课件应用的基本模式：了解课件开发的基本框架，了解多媒体课件软件的设计方法，为对今后的实际工作奠定基础。重点：1.多媒体课件应用的基本模式；2.多媒体课件开发的基本框架。难点：多媒体课件软件的设计。21世纪是高科技的信息时代，以计算机技术为龙头的现代信息技术以惊人的速度改变着人们的工作方式、学习方式、思维方式、交往方式以及生活方式！在教育领域，多媒体计算机辅助教学(MultimediaComputerAssistedInstruction,简称MCAI)已是当前国内外现代教育的一个重要组成部分。实践已经证明，多媒体课件在教学中的使用，改善了教学媒体的表现力和交互性，使媒体所展示的教学内容更具体，更生动，更有利于知识的传播与接收。在多媒体的帮助下，教师传播的知识更容易被学习者所接受。而学习者的反应也能得到及时的反馈，通过及时调整教学内容、教学策略，从而达到因材施教，使教学有条不紊地进行。由于多媒体教学软件具有处理文字、图形、图像、声音以及视频的综合能力，集中了幻灯、投影、电影、电视、录像等教学媒体的优点，而且具有与学习者进行交互的特性，因此，它在教育中的使用，弥补了传统教学媒体的不足，改变了传统知识的存储、传播和提取方式,引起了教育的新变革。我们在设计与制作多媒体课件之前，必须对多媒体、多媒体技术、多媒体课件及其相关的基本概念有一个完整的了解。多媒体与多媒体技术一、多媒体技术多媒体技术是指以计算机为核心，综合地应用文本、图形、图像、视频、活动视频和动画等多种媒体信息，并通过计算机进行有效控制，使这些信息按照特定的逻辑顺序，以更加富有表现力、更容易理解的形式呈现信息。从定义中我们可以看出，多媒体技术是以计算机为核心的，这是最基本的条件，所以我们开展多媒体教学首先要会用计算机：其次，就是交互性地多媒体课件的灵魂，这是多媒体技术与其他媒体技术相区别的一个重要特征。但是多媒体代表的是一种技术范畴，我们可以这样理解：多媒体的“多”是指多种媒体表现、多种感官作用、多学科交汇、多领域应用；多媒体的“媒体”是指综合集成一体化，包括各种信息及其关系的编码一体化，设备控制一体化，并且具有实时交互控制的环境，多媒体技术主要特点如下：.集成性多媒体技术的集成性主要表现在两个方面，即多种信息媒体的集成和处理这些媒体设备的集成。多种信息媒体的集成包括信息的多通道统一获取、多媒体信息的统一存储与组织、多媒体信息表现合成等多方面。对于多媒体设备的集成而言，则要求处理多媒体的各种设备应该成为一体。.可控性多媒体技术并不是多种设备的简单组合，而是以计算机为控制中心来加工处理来自各种周边设备的多种媒体数据，使其在不同的流程上出现。计算机是整个多媒体系统的控制中枢。多媒体信息可以在时间域上加工处理，如进行信息数据编辑等，也可在空间域上加工处理，如开设窗口等。多媒体技术的可控性也体现在其友好的界面技术上，可以充分增强和改善人机界面功能，使其更加形象、直观、友好，能表达更多的信息。.交互性交互性是多媒体技术的特色之一。交互性是指用户可以与计算机的多种信息媒体进行交互操作，从而为用户提供更加有效地控制和使用信息的手段。由于交互可以增加对信息的注意力和理解，延长信息保留的时间，因此，借助于交互性，人们不是被动地接受文字、声音、图形、图像、活动视频和动画，而是主动地进行检索、提问和回答。例如CD-ROM可以轻而易举地将几十卷的百科全书存储在一张光盘上，读者可以随时查询浏览CD-ROM中的信息，并选取感兴趣的内容阅读，这一特点是普通书籍、录音带、录像带所远远不及的，它使CD-ROM被广泛地应用到教育领域中去。.数字化从技术实现的角度来看，多媒体技术必须把各种媒体信息数字化后才能使各种信息融合在统一的多媒体计算机平台上，才能解决多媒体数据类型繁多、数据类型之间差别大的问题,这也是多媒体技术惟一可行的方法。因此，数字化是多媒体技术发展的基础所在。二、多媒体技术构成多媒体技术是由多种基本技术集成与综合后形成的一种高新技术。他不仅涉及计算机技术，还涉及包括通信技术在内的诸多领域中的技术，是综合性的电子信息技术。.音频技术音频技术主要包括4个方面：音频的数字化、语言处理、语音合成及语音识别。音频技术的数字化就是将连续的模拟的音频信号等价地转换成离散的数字音频信号，以便利用计算机进行处理。音频信息处理主要集中在音频信息压缩上，例如，目前最新的语音压缩算法可将声音压缩6倍以上。语言合成是指将普通正文合成语言播放。.视频技术视频技术包括两个方面：视频信号的数字化和视频编码技术。视频数字化的目的是将模拟视频信号经A/D（模数）转换和彩色空间变换，转换成多媒体计算机可以显示和处理的数字信号。视频编码技术是将数字化的视频信号经过编码成为电视信号，从而可以录制到录像带中或在电视系统中播放。.数据压缩和解压缩技术数据压缩技术是多媒体技术发展的关键所在。许多多媒体类型的数据文件是非常庞大的。例如，10s的声音段要占用1720KB的空间，一段1min的音乐电视图像则要消耗超过400MB的空间。如此之大的数据量不仅超出了当前计算机的存储能力，更是当前通讯信道的传输速率所无法接受的。因此，为了使这些数据能够在多媒体计算机中进行存储、处理和传输，必须进行数据压缩。数据是信息的载体，它是用来记录和传送信息的。真正有用的不是数据本身，而是数据所携带的信息。信息量等于数据量加数据冗余量。如何压缩图像和语音数据中的冗余量，这是多媒体数据压缩技术的主要任务。因此，首先必须搞清楚多媒体数据中数据冗余的类型，从而采取相应的数据压缩技术与方法。.媒体同步技术在多媒体技术系统所处理的信息中，各个媒体都与时间有着或多或少的依从关系，例如图像、语音都是时间的函数。在多媒体应用中，通常要对某些媒体执行加速、放慢、重复等交互性处理。多媒体系统允许用户改变事件的顺序并修改多媒体信息的表达。多媒体具有本身的独立性、共存性、集成性和交互性。系统中各媒体在不同的通信路径上传输，将分别产生不同的延迟和损耗，造成媒体之间协同性的破坏。因此，媒体同步也是多媒体技术中的一个关键问题。多媒体系统中有一个“多媒体核心系统”（即多媒体操作系统）就是为了解决文字、声音、图形和图像等多媒体信息的综合处理，解决多媒体信息的时空同步问题。.多媒体网络技术要充分发挥多媒体技术对多媒体信息的处理能力，必须与网络技术结合。多媒体信息要占用很大的存储空间，即使将数据压缩，对单用户来说，获得丰富的多媒体信息仍然有困难。此外，在多个平台上独立使用相同数据，其性能价格比小。特别是在某些特殊情况下，要求许多人共同对多媒体数据进行操作时，如远程教学、电视会议、远程医疗会诊等，不借助网络就无法实施。多媒体网络通信分同步通信和异步通信。同步通信主要在电路交换网络的终端设备间交换实时语音、视频信号，它应能满足人体感官分辨力的要求。异步通信主要在成组交换网络上异地提供同步信道和异步信道。多媒体网络技术的使用，使多媒体技术在通信技术和广播电视声像技术的基础上飞速发展，日臻成熟。它将数字音频、数字视频及其他多种最先进的技术与计算机融合在一起，为计算机对多媒体的处理展现了一个新领域。三、多媒体系统硬件的基本组成.多媒体计算机系统的组成多媒体计算机系统是多媒体技术的灵魂，它能灵活地调度和使用多媒体信息，使之与硬件协调的工作。作为一个完整的多媒体系统，它应该包括以下五个层次，其中计算机的硬件是整个系统的基础，逐层扩展，直到最高层多媒体计算机应用系统。多媒体计算机系统的组成如图2-1所示。图2-1多媒体计算机系统的组成(1)多媒体CAI应用：是用户与多媒体应用系统的接口。采用交互式界面控制形式将用户命令转换成相应的媒体控制信息。(2)多媒体创作系统：是利用多媒体操作系统的支持，利用多媒体创作工具，开发多媒体应用系统，用来编辑与制作多媒体课件，控制多媒体的播放。它的设计目标是缩短多媒体应用软件的制作开发时间，降低对制作人员素质的要求。(3)多媒体操作系统：主要是支持对多媒体CAI运动图像和静止图像的处理和显示，为语言和视频数据提供所需的实时同步任务调度，支持标准化的桌面型计算机运行环境。目前常用的运行环境有Windows7或WindowsXP等。(4)多媒体输入/输出控制接口:是对多媒体输入/输出设备的接口控制。是多媒体硬件和高层软件之间的桥梁，直接作用于硬件对其进行驱动、控制等操作。(5)多媒体计算机硬件：是指多媒体计算机中的硬件设备，包括CPU、内存、硬盘、显示卡及显示器等计算机必备的硬件设备。.多媒体计算机的基本配置组成多媒体关键部件的硬件形成多媒体计算机的心脏，主要由以下硬件组成，如图2-2所示。图2-2多媒体计算机硬件组成(1)计算机计算机硬件是指支持多媒体的计算机基本部件，即主频大于400MHz和内存大于64MB的主机，容量较大的硬盘，具有256种以上色彩和高于640X480以上分辨率的显示器(即MPC3标准)。目前计算机的基本部件都能满足这一基本要求，而且各种配置已经大超过了以上的标准。(2)声卡声卡是处理与播放多媒体声音的关键部件。它的主要功能是获取、生成、编辑、播放声音。能处理的音频信息有3种：数字化波形声音、合成器产生的声音和激光唱片(CD)音频。(3)视频卡视频设备是使计算机能处理模拟或数字视频的设备，主要是指视频卡。它的主要作用是采集来自CD-ROM、VCD、摄像机或者带有视频输出端口的电视机的信号。视频卡主要有2种：1)电视接收卡。可直接接收电视信号并将其数字化后在计算机的VGA中显示动态视频图像。2)视频转换/捕获卡。可输人多路复合视频信号，将它们数字化并在VGA上显示数字视频。(4)光盘驱动器由于光盘具有极大的容量，可存储巨大的信息。光盘驱动器是指采用光学原理为基础进行数据存储的光盘设备。它的技术性能主要包括CD、DVD的物理存储格式的数据传输。2.2多媒体CAI概要一、多媒体CAI及其相关概念.计算机辅助教育计算机辅助教育来自于英文"ComputerBasedEducation",其原意是“基于计算机的教育”或“计算机化教育”，当时出于对这一新的教育技术的谨慎态度，国内将其译为“计算机辅助教育”，简称之为CBE,是指以计算机为媒介所进行的各种教育活动。.计算机辅助教学计算机辅助教学(ComputerAssistedInstruction,简称CAI)是计算机辅助教育(CBE)的重要组成部分。狭义地理解，CAI是一种教学形态，是利用计算机的功能和特点，代替或部分代替教师面向学生，促进学生实现有效学习的教学形态。随着CAI的深入发展，我们可在更加广泛的意义上来理解这一概念。由于教育思想的差异和对概念理解角度的不同，国内外与之相关的概念与定义还有：(1)计算机辅助学习(ComputerAssistedLearning,简称CAL)：作为CAI的同义词，但在一定程度上反映出了教育思想的差别。CAL较之CAI,强调计算机帮助“学”的方面多于“教”的方面。例如，用计算机来查询有关教学内容；查阅有关的信息资料；用计算机来从事问题求解，学习各种学科问题的解决方法等等。⑵计算机化教学(ComputerBasedInstruction,简称CB)：作为CAI的同义词或作为较高程度的计算机在教学方面的应用。(3)计算机化学习(ComputerBasedLearning,简称CBL)：作为CAI的同义词或作为较高程度的计算机在学习方面的应用。.多媒体CAI多媒体CAI即多媒体计算机辅助教学(MultimediaComputerAssistedInstruction,简称MCAI)是将多媒体计算机用作教学工具，为教学提供一个良好的环境，教师和学生利用计算机对各种教学媒体(比如文本、声音、图形、图像、活动视频和动画等)信息存储、处理和多形态呈现的功能来支持自己的教和学的一种活动方式。作为教学媒体，多媒体计算机与其他教学媒体(如黑板、投影仪、电视机和录像机等)没有什么不同，都能够帮助教师改善教学效果、扩大教学范围、延伸教师的教育功能。在利用多媒体计算机辅助教学时，学生能够自主的选择学习内容和进度，能够根据自身的需要选择不同的学习路径，从而实现个别化教学和因材施教：教师能及时收集每个学生在学习过程中的反馈信息、，可随时根据需要调整教学进度，及时评价学生的学习情况。学生在这样的学习环境中，注意力必须保持高度的集中，不允许走神。显然，这些功能是其他教学媒体不具备的。多媒体计算机之所以能做到这一点，一方面是计算机设备本身具有的能力：另一方面，也是最重要的方面，就是教师事先编制好了具有各种功能的多媒体课件，计算机只是执行这些课件。二、多媒体CAI系统构成多媒体CAI系统是一套复杂的计算机应用系统，主要由硬件平台、软件平台和课件三大部分构成。多媒体CAI的教学功能由课件所决定，硬件、软件是课件设计、运行的环境,课件应基于多媒体CAI的硬件和软件，并在充分利用硬件、软件资源的基础上进行设计。.多媒体CAI的硬件平台多媒体CAI的硬件平台是计算机辅助教学的基础，在多媒体CAI教学活动中，是由硬件平台具体地呈现教学内容、接受学生的反应，并执行各种教学信息的处理、分析，对教学过程实施决策判断和控制评价等。从系统硬件组成的角度看，一套标准的多媒体CAI硬件主要由主机和外围设备构成。主机的主要部分是进行信息处理和控制的中央处理器，又称为CPU,以及存放信息数据的内存储器。外围设备包含存放大量信息的外存储器（磁盘和光盘等）、输入设备（键盘、鼠标、CD-ROM驱动器、扫描仪和数码相机等）、输出设备（显示器、打印机、刻录机和投影仪等）、视频系统（摄像机、VCD、录像机、视频卡等）、音频系统（MIDI设备、音响设备、话筒、耳机及音箱等）等单元。具体组成如图2-3所示。.多媒体CAI的软件平台开展多媒体CAI活动除了需要必备的硬件平台作为物质基础外，还必须要有软件平台的支持，才能使多媒体的教学功能得以实现。多媒体CAI系统的软件平台主要包含3大部分：一是多媒体系统软件，二是多媒体教学信息素材采集与制作软件，三是多媒体教学信息素材编辑合成即多媒体课件的创作软件。32-3多媒体数篁司多媒体计豆机图2-3多媒体教室和多媒体计算机（1）多媒体CAI的系统软件多媒体CAI系统软件的核心是通常所说的操作系统，它是最底层的多媒体软件，主要用于管理多媒体CAI系统的硬件、软件资源，组织协调多媒体计算机的运行，增强系统的处理能力，同时提供人机接口，方便用户的使用和扩充系统功能。目前国内常用的多媒体操作系统主要是Windows操作系统，它带有多媒体扩展功能，是一个基于图形的多任务、多窗口的操作环境，是目前多媒体CAI系统的主要操作系统。除了操作系统外，多媒体CAI的系统软件还应包括多媒体外围设备的驱动程序等。这些驱动程序通常是由多媒体设备厂商在出售相应设备时作为附件提供，因此，我们在多媒体计算机系统中扩充一些多媒体外围设备时，除了正确地完成硬件的连接外，还需安装运行这些驱动程序，这样扩充的设备才能正常工作。(2)多媒体教学信息素材采集与制作软件编制多媒体课件时首先应进行各种教学信息素材的准备，对各种教学素材进行采集或制作就必须用到相应的计算机软件。常用素材制作与采集软件主要有5大类：一是文本输入与处理软件；二是音频素材采集与制作软件；三是静止图像素材采集与制作软件；四是动态视频素材采集与制作软件；五是动画素材采集与制作软件。(3)多媒体教学信息素材编辑合成软件近年来国内许多大型软件公司及一些专门的多媒体CAI创作系统公司，相继推出了一系列多媒体课件的创作工具，大大简化了CAI课件的开发过程。借助这些工具软件，制作者可以简单直观地编制程序、调度各种媒体信息、设计用户界面等，从而摆脱繁琐的底层设计工作，将注意力集中于课件的创意和设计。目前最为流行且简单易用的编辑创作合成软件主要有：①PowerPoint；②几何画板；©Authorware；④方正奥思；⑤FrontPage；©Flash等。2.3多媒体课件的结构特性一、多媒体课件及其信息表达元素.多媒体课件从以上定义我们可以看出多媒体课件不同于一般的多媒体计算机软件，它是一种表现特定的教学内容，适合于某类教学对象，专门用于辅助某一学科教学的教学媒体，所以人们习惯上称它为多媒体教材。它突出的一点是强调了教育性，所以我们在开发多媒体教材时应注意教育性的体现。由于多媒体课件具有教育性，对多媒体课件提出以下的基本要求：(1)正确表达教学内容。(2)反映教学过程和教学策略。(3)具有友好的人机交互界面。(4)具有诊断评价、反馈强化功能。.多媒体课件的信息表达元素多媒体课件是一种用于教学的计算机软件系统，它由多媒体的要素组成。从信息的角度来看，多媒体课件的信息表达元素主要有如下几类：(1)文本在众多教学媒体中，文字一直被认为是最基本、最重要的成分。从整个教育领域来看，迄今为止仍占据着核心教材的地位。在多媒体课件中，文本依然承担着对教学内容进行表意、说明、概括等作用，但与其他教学媒体相比，多媒体课件中的文本有了新的表现方式和地位,它可以随课件设计和使用者的安排呈现出非线性的状态，也就是说文本在课件中扮演着实现课件内容变换、跳转的角色热字。由于以文本表达信息不是多媒体计算机的特色，因此，在多媒体课件中对文本的设计与制作要有别于文字教材，要做到简洁、准确、要为其他媒体符号留下表现的空间。(2)静图静图即静态的图像，是多媒体课件中最重要的教学信息表达元素，也是决定多媒体课件视觉效果的关键因素。根据它在计算机内表达与生成的方法不同，多媒体课件中的静图元素可分成两类：图形和图像。图形指的是矢量图形(Graphic),指构成一幅图形的所有直线、圆、圆弧、矩形、曲线等几何元素的位置、维数、色彩、大小和形状。显示时需要专门的软件读取这些指令，并将其转变为所显示的形状和颜色。矢量图形主要用于线型的图画、美术字、统计图和工程制图等。它占据存储空间较小，但不适于表现复杂的图画，如图2-4。图像通常是指位图，即点位图像(image)。它是由描述图像中各个像素点的强度与颜色的数位集和组成的，即把一幅彩色图像分解成许多的像素，每个像素用若干个二进制位来指定该像素的颜色、亮度和属性。位图适合表现比较细致、层次和色彩比较丰富、包含大量细节的图像，如照片和图画等。位图的特点是显示速度快，但占用的存储空间较大如图2-5。

图2-4图形图图2-4图形图2-5图像(3)动画动画是指连续运动变化的图形、图像、活页、连环图画等，也包括画面的缩放、旋转、切换、淡入/淡出等特殊效果。(4)音频音频在多媒体课件中主要是指声音。声音元素是多媒体课件中最容易被人感知到的成分。通常计算机内表达和处理声音的方式有3种，即：1)波形声音(WaveformAudio)波形声音就是经过A/D(